[发明专利]一种用于高温吸收二氧化碳的锆酸锂材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在高温下可直接吸收CO₂的锆酸锂(Li₂ZrO₃)材料的制备方法。

背景技术

目前发电厂、石化企业等很多工业生产中仍然主要以石油、煤炭、天然气等化石燃料作为主要的能源，由于燃烧化石燃料会释放出大量的CO₂气体，导致温室效应加剧。通常从发电厂、石化企业等的高温炉中排出的气体温度比较高，因此，合成在高温下能高效、迅速吸收CO₂的材料，从而减少CO₂气体的排放，已经成为缓解温室效应的重要途径之一。而锆酸锂材料能够在高温450～700℃之间直接吸收CO₂，因此其有望成为高温CO₂气体的吸收材料。

日本东芝公司K.Nakagawa等人从1997年开始就进行了在高温下能够直接吸收CO₂的锆酸锂材料的研究(JP 999214(1997)，JP 10085553(1998)，JP 11253746(1999)，JP 11253738(1999)，JP2000-262837(2000)，JP2000-262890(2000)，JP2000-176406(2000)，JP2000-176403(2000)。目前已有的用于高温吸收CO₂的锆酸锂材料，制备工艺比较复杂，且反应时间长，耗能大。本发明人对此材料的制备工艺进行了一定的改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备操作简便的锆酸锂材料的制备方法。本发明所提供的锆酸锂材料的制备方法是将粒径为20～200nm的ZrO₂(重量比为48～75％)与粒径0.3um的Li₂CO₃(重量比为25～52％)在溶剂中混合均匀，在微波炉中经过微波处理，然后在高温炉中经过高温煅烧制备锆酸锂。

本发明中所施加的微波功率为500～2500W，处理时间为10～120min。

本发明中材料的煅烧温度为550～700℃，保温3～6h。

本发明所使用的溶剂为甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、丙酮，或者其中任意两种或者两种以上任意比例的混合溶液。

本发明首先采用微波处理，再经过一定温度煅烧实现锆酸锂材料的制备。材料制备温度较低，减少了能耗。制备过程工艺简单，易于工业化生产。材料的CO₂吸收性能优良，具有最佳吸收性能的材料首次CO₂吸收容量约达25.61wt％，经过25次吸收循环后，吸收容量衰减率为0.47‰。

附图说明

图1为本发明的锆酸锂材料的CO₂循环吸收性能曲线，图中横坐标为循环次数，纵坐标为重量增加的百分数，单位为wt％。

具体实施方式

实施例1

称取粒径为20nm的ZrO₂ 23.81g和粒径为0.3μm的Li₂CO₃ 25.79g共同放入烧杯中，向烧杯中加入乙醇溶液，搅拌下制成胶状物。于500W功率的微波炉中处理120min，在700℃下煅烧6h，经研磨、筛分得到平均粒径2.4μm的锆酸锂材料。将合成的锆酸锂材料于500℃，20％CO₂(80％空气)下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量达19.28wt％。

实施例2

称取粒径为120nm的ZrO₂ 25.41g和粒径为0.3um的Li₂CO₃ 22.53g共同放入烧杯中，向烧杯中加入甲醇、乙醇混合溶液，搅拌下制成胶状物。于2500W功率的微波炉中处理10min，在550℃下煅烧6h，经研磨、筛分得到平均粒径4.1μm的锆酸锂材料。将合成的锆酸锂材料于500℃，20％CO₂(80％空气)下恒温保持一段时间，达到吸收平衡后吸收容量达20.67wt％。

实施例3